Revista de Metalurgia, Vol 55, No 3 (2019)

Diseño y caracterización de tres aleaciones multiprincipales ligeras potencialmente candidatas a aleaciones de alta entropía


https://doi.org/10.3989/revmetalm.147

Pablo Pérez
Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM, CSIC), España
orcid http://orcid.org/0000-0002-4218-2573

Gerardo Garcés
Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM, CSIC), España
orcid http://orcid.org/0000-0002-6896-7475

Enrique Frutos-Myro
Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM, CSIC), España
orcid http://orcid.org/0000-0002-3146-2350

Juan M. Antoranz
Universidad Politécnica de Madrid (UPM – ETSIAE), España
orcid http://orcid.org/0000-0002-7982-0188

Sophia Tsipas
Universidad Carlos III de Madrid, España
orcid http://orcid.org/0000-0001-7590-2795

Paloma Adeva
Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM, CSIC), España
orcid http://orcid.org/0000-0002-9111-8893

Resumen


En este trabajo se estudia la posibilidad de preparar aleaciones de alta entropía del sistema Al-Sc-Ti-V-Cr. Para ello se han seleccionado los elementos y la composición utilizando los criterios conocidos y disponibles en la literatura y se han preparado mediante fusión por arco tres aleaciones con contenidos que varían entre el 10 y 35 at.%. Las tres aleaciones tienen una microestructura dendrítica bifásica similar, siendo las dendritas una solución sólida bcc enriquecida en Ti, V o Cr. El escandio aparece únicamente en el espacio interdendrítico formando el intermetálico Al2Sc. La dureza de las dendritas crece con el contenido en Ti y se hace menor a medida que es mayor el contenido en Cr. Además, la tenacidad de las aleaciones depende de la dureza de las dendritas siendo ésta mayor cuanto más blandas son las dendritas. Los resultados obtenidos demuestran que ni los criterios empíricos utilizados ni los cálculos mediante THERMOCALC permiten predecir la formación de una única solución sólida ni la naturaleza de las fases observadas experimentalmente.

Palabras clave


Alta entropía; Microanálisis; Microestructura; Microscopía; Tenacidad

Texto completo:


HTML PDF XML

Referencias


Andersson, J.-O., Helander, T., Höglund, L., Shi, P., Sundman, B. (2002). Thermo-CAlc & DICTRA, Computational tools for materials science. Calphad 26 (2), 273–312.

Anstis, G.R., Chantikul, P., Lawn, B.R., Marshall. D.B. (1981). A Critical Evaluation of Indentation Techniques for Measuring Fracture Toughness: I, Direct Crack Measurements. Am. Ceram. Soc. 64 (9), 533–538.

.

Cantor, B. (2011). High-entropy alloys. In: Encyclopedia of materials: Science and Technology. K.H.J. Buschow, R.W. Cahn, M.C. Flemings, B. Ilschner, E.J. Kramer, S. Mahajan, P. Veyssiere (Editors), Elsevier, Pergamon, pp. 1.3.

Cantor, B., Chang, I.T.H., Knight, P., Vincent, A.J.B. (2004). Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys. Mat. Sci. Eng. A 375–377, 213–218.

Cantor, B., Audebert, F., Galano, M., Kim, K.B., Stone, I.C., Warren, P.J. (2005). Novel Multicomponent Alloys. J. Metastab. Nanocryst. Mater. 24–25, 1–6.

Fu, Z., Chen, W., Wen, H., Zhang, D., Chen, Z., Zheng, B., Zhou, Y., Lavernia, E.J. (2016). Microstructure and strengthening mechanisms in an FCC structured single-phase nanocrystalline Co25Ni25Fe25Al7.5Cu17.5 high-entropy alloy. Acta Mater. 107, 59–71.

Guo, S., Liu, C.T. (2011). Phase stability in high entropy alloys: Formation of solid-solution phase or amorphous phase. Prog. Nat. Sci. 21 (6), 433–446.

Kumar, A., Gupta, M. (2016). An Insight into Evolution of Light Weight High Entropy Alloys: A Review. Metals 6 (9), 1–19 .

Lu, Z.P., Wang, H., Chen, M.W., Baker, I., Yeh, J.W., Liu, C.T., Nieh, T.G. (2015). An assessment on the future development of high-entropy alloys: Summary from a recent workshop. Intermetallics 66, 67–76.

Miracle, D.B., Senkov, O.N. (2017). A critical review of high entropy alloys and related concepts. Acta Mater. 122, 448–511.

Morris, D.G., Leboeuf, M., Morris, M.A. (1998). Hardness and toughness of MoSi2 and MoSi2-SiC composite prepared by reactive sintering of powders. Mat. Sci. Eng. A 251 (1–2), 262–268.

Pickering, E.J., Jones, N.G. (2016). High entropy alloys: a critical assessment of their founding principles and future prospects. Int. Mater. Rev. 61 (3), 183–202.

Poletti, M.G., Battezzati, L. (2014). Electronic and thermodynamic criteria for the occurrence of high entropy alloys in metallic systems. Acta Mater. 75, 297–306.

Ren, B, Liu, Z.X., Li, D.M., Shi, L., Cai, B., Wang, M.X. (2010). Effect of elemental interaction on microstructure of CuCrFeNiMn high entropy alloy system. J. Alloy Compd. 493 (1–2), 148–153.

Takeuchi, A., Inoue, A. (2005). Classification of Bulk Metallic Glasses by Atomic Size Difference, Heat of Mixing and Period of Constituent Elements and Its Application to Characterization of the Main Alloying Element. Mater. Trans. 46 (12), 2817–2829.

.

Toda-Caraballo, I., Rivera Díaz-del-Castillo, P.E. (2016). A criterion for the formation of high entropy alloys based on lattice distortion. Intermetallics 71, 76–87.

Wu, W.-H., Yang, C.C., Yeh, J.W. (2006). Industrial development of high-entropy alloys. Ann. Chim. – Sci. Mat. 31 (6), 737–747.

Yang, X., Zhang, Y. (2012) Prediction of high-entropy stabilized solid-solution in multi-component alloys. Mater. Chem. Phys. 132 (2–3), 233–238.

Yang, X., Zhang, Y., Liaw, P.K. (2012). Microstructure and Compressive Properties of NbTiVTaAlx High Entropy Alloys. Procedia Engineer. 36, 292–298.

Ye, Y.F., Liu, C.T., Yang, Y. (2015). A geometric model for intrinsic residual strain and phase stability in high entropy alloys. Acta Mater. 94, 152–161.

Yeh, J.W., Chen, S.K., Lin, S.J., Gan, J.Y., Chin, T.S., Shun, T.T., Tsau, C.H., Chang, S.Y. (2004). Nanostructured High-Entropy Alloys with Multiple Principal Elements: Novel Alloy Design Concepts and Outcomes. Adv. Eng. Mater. 6 (5), 299–303.

Youssef, K.M., Zaddach, A.J., Niu, C., Irving, D.L., Koch, C.C. (2015). A Novel Low-Density, High-Hardness, High-entropy Alloy with Close-packed Single-phase Nanocrystalline Structures. Mater. Res. Lett. 3 (2), 95–99.

Yue, M.T., Xie, H., Lin, X., Yang, H., Meng, G. (2013). Microstructure of Laser Re-Melted AlCoCrCuFeNi High Entropy Alloy Coatings Produced by Plasma Spraying. Entropy 15 (7), 2833–2845.

Zhang, Y., Zhou, Y.J., Lin, J.P., Chen, G.L., Liaw, P.K. (2008). Solid-Solution Phase Formation Rules for Multi-component Alloys. Adv. Eng. Mater. 10 (6), 534–538.

Zhang, K., Fu, Z. (2012). Effects of annealing treatment on phase composition and microstructure of CoCrFeNiTiAlx high-entropy alloys. Intermetallics 22, 24–32.

Zhang, Y., Yang, X., Liaw, P.K. (2012). Alloy Design and Properties Optimization of High-Entropy Alloys. JOM 64 (7), 830–838.

Zhang, Y., Zuo, T.T., Tang, Z., Gao, M.C., Dahmen, K.A., Liaw, P.K., Lu, Z.P. (2014). Microstructures and properties of high-entropy alloys. Prog. Mater. Sci. 61, 1–93.




Copyright (c) 2019 Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)

Licencia de Creative Commons
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional.


Contacte con la revista revmetal@cenim.csic.es

Soporte técnico soporte.tecnico.revistas@csic.es